Los reactores de fusión compactos de Lockheed Martin

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El 15 de octubre de 2014 copó muchos titulares la multinacional Lockheed Martin. Su proyecto liderado por Tom McGuire pretende comercializar un reactor de fusión compacto de 100 MW en diez años. Por supuesto, buscan financiación privada para lograr un prototipo en cinco años. Necesitan mucha financiación. Muchísima más de la que imaginas. ¿Lograrán recabarla? El impacto mediático de su anuncio ha superado todas sus expectativas.

¿Qué sabemos sobre el proyecto de fusión de Lockheed Martin? Te resumiré lo poco que sabemos, sazonado con un pizca de sal de mi propia cosecha. Más información en Daniel Clery, «Lockheed looks for partners on its proposed fusion reactor,» Science Insider, 21 Oct 2014; Jeff Tollefson, «Lockheed Martin’s fusion goals meet scepticism. Company claims it will have a working reactor in a decade,» Nature News, 17 Oct 2014.

El proyecto de Tom McGuire está bajo secreto industrial, por lo que ha transcendido muy poco. Su proyecto continúa el trabajo previo en Lockheed Martin liderado por Charles Chase cuyo objetivo era desarrollar un reactor de fusión compacto de alto beta (presentado en el Google Solve for X forum, Feb, 2013). Este tipo de reactores suelen tener una forma esférica o elipsoidal, por lo que suelen llamar spherical tokamaks o spheromaks).

Hoy en día hay más de 16 reactores de alto beta funcionando o en desarrollo en todo el mundo. La mayoría son pequeños reactores compactos de uso experimental en universidades (por ello se suelen llamar reactores de fusión compactos). Los spheromaks más grandes son NSTX (National Spherical Toms Experiment) en el PPPL de Princeton, EEUU, y MAST (Mega Ampere Spherical Tokamak) en Culhan, Gran Bretaña. Pero hay muchos otros. En Rusia tenemos GLOBUS-M (ahora mismo en proceso de mejora a GLOBUS-M2 que debería estar listo en 2015), en EEUU tenemos PEGASUS, Univ. Wisconsin, HIT-II (Helicity Injected Torus II), Univ. Washington, y CDX-U/LTX, PPPL, Princeton. En Japón tenemos QUEST / CPD (Q-shu University Experiment with Steady State Spherical Tokamak), Univ. Kyushu, TST-2, Univ. Tokyo, y SUNIST (Sino United Spherical Tokamak), Univ. Tsinghua, entre otros. En Brasil tenemos ETE, en Italia PROTO-SPHERA, y así sucesivamente.

Todos estos proyectos prometen lograr un prototipo de reactor compacto en pocos años. Lo que te quiero decir con todo esto, para que no te engañes, es que el proyecto de Lockheed Martin es uno más entre otros muchos. No pienses ni que es el proyecto más avanzado, ni que es el más prometedor. Sólo es un proyecto más.

Los reactores de alto beta fueron muy estudiados en los 1960 y 1970, pero fueron descartados por la mayoría de los expertos en los 1980. Renacieron con cierta fuerza a partir del año 2000 gracias a los logros de NSTX y MAST. Pero no pienses que lograron alcanzar la fusión como el británico JET, o como logrará ITER.

¿Qué diferencias hay entre la nueva propuesta de Lockheed Martin y otras propuestas? No se conocen muchos detalles, pero lo que cuenta Daniel Clery sobre la rueda de prensa de Tom McGuire es que han incorporado pequeños cambios al diseño que todo el mundo usa. Creo que es utópico pensar que estos pequeños cambios serán suficientes para superar todas las trabas y tener un prototipo en cinco años, o en diez años. Obviamente, desde Lockheed Martin deben afirmar que así será, no en balde quieren recabar financiación privada.

Clery nos cuenta que McGuire quiere usar el sistema de confinamiento por espejos magnéticos de MFTF-B (Mirror Fusion Test Facility B) en el LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory), California. En 1986, desarrollar MFTF-B costó unos 372 millones de dólares, pero nunca llegó a funcionar. Reconstruir el MFTF en pequeño a bajo coste es utópico y no hay constancia de que LLNL y Lockheed Martin estén colaborando de forma activa.

Otros problemas adicionales del reactor de McGuire están asociados a los materiales de aislamiento y contención del plasma. Un reactor de unos 7 metros de diámetro total no tiene volumen suficiente de aislamiento si se alcanza un estado de fusión estable en el plasma. Soñar con que en cinco años, o en diez años, la tecnología de materiales permitirá resolver este problema también me parece bastante utópico.

En resumen, mi opinión personal es que el anuncio de Lockheed Martin es pura paja. Ha tenido gran eco mediático, pero no tiene pinta de que haya materia gris y dinero suficiente para resolver los enormes problemas asociados a los reactores de alto beta. Necesitan cientos de millones de dólares (como los grandes proyectos de este tipo que fracasaron en el pasado). A bajo coste (decenas de millones de dólares) no se puede hacer milagros. Como siempre, espero estar equivocado, por el bien de todos.

Por cierto, para un plasma confinado magnéticamente el valor beta (β = p/pmag) es el cociente entre la presión del plasma (p = n kB T) y la presión magnética de confinamiento (pmag = B²/2μ0). En los tokamak hay campos magnéticos toroidales, poloidales y externos, con lo que hay, al menos, tres valores de β llamados βT, βN y β. La estabilidad del plasma impone un límite máximo al valor de β que depende del factor de aspecto (cociente entre el semieje mayor y el menor) del reactor, en concreto, β < 1/A. En un tokamak se suele tener A > 2,5 y se suele trabajar con beta bajo, β ~ 0,1. En los spheromaks se suele tener A < 1,5 y se suele trabajar con β < 1. Sin embargo, muchos de los proyectos usan βT > 1, o βN > 1, aunque con β ~ 1.



10 Comentarios

  1. Primero indicar que y lo anunció en 2013: http://www.fusenet.eu/node/400

    Y simplemente repitió y dio alguna información más en 2014.

    El esquema: http://aviationweek.com/site-files/aviationweek.com/files/uploads/2014/10/AW_10_20_2014_3720.png

    Y me parece que decían que tenían mejoras importantes sobre el confinamiento que no se les había ocurrido a nadie antes y con lo que pensaban que se conseguiría el objetivo pero si no son más claros…

    En http://aviationweek.com/technology/skunk-works-reveals-compact-fusion-reactor-details

    Donde dice cosas como:
    ————–
    The CFR will avoid these issues by tackling plasma confinement in a radically different way. Instead of constraining the plasma within tubular rings, a series of superconducting coils will generate a new magnetic-field geometry in which the plasma is held within the broader confines of the entire reaction chamber. Superconducting magnets within the coils will generate a magnetic field around the outer border of the chamber. “So for us, instead of a bike tire expanding into air, we have something more like a tube that expands into an ever-stronger wall,” McGuire says. The system is therefore regulated by a self-tuning feedback mechanism, whereby the farther out the plasma goes, the stronger the magnetic field pushes back to contain it. The CFR is expected to have a beta limit ratio of one. “We should be able to go to 100% or beyond,” he adds.

    This crucial difference means that for the same size, the CFR generates more power than a tokamak by a factor of 10. This in turn means, for the same power output, the CFR can be 10 times smaller.
    ——————-

        1. Perdón el «s» era yo se me había ido la mano, agradecía de nuevo el detalle, y luego que me lo había mirado (si siento interés) para quedar desilusionado del poco progreso que se tiene de momento con algo que parecería una de las mayores soluciones a muchos problemas. Perdón. Simplemente esto de la fusión nuclear para uso civil parece no poder despegar ni… En fin. ¿Demasiado complejo el problema?

      1. Muchas gracias por hacer notar esto. Sí me parece terriblemente interesante y a la vez decepcionante que parezca ser el mismo intento y no digan alguna cosa nueva…

        ¿de donde sacarán el cálculo de 100 megawatios netos para 2017 más o menos? Es una previsión absolutamente arriesgada ¿tal vez crear confianza para atraer inversión?
        La beta dicen en una charla que es 1 o muy cerca, que el sistema de retroalimentación funciona muy bien y el campo magnético aumenta cuanto más se separa el plasma. Pero eso parece que lo cumplen otros diseños… A menos que tengan algo que no hayan dicho pero a tenor de sus intereses supongo que lo habría ya dicho para atraer clientes.

        Interesante los intentos de fusión con boro11 y deuterio y otros. Tal vez cada intento diferente de lugar a nuevas tecnologías que a su vez resuelva problemas de otros.. NO se, el caso es que son decepcionantes los resultados para usos civiles comparado con el verdadero potencial de la fusión más los problemas de energía que tenemos. Aparte que para colonizar el sistema solar pienso que se tendrá que pasar por la fusión nuclear sí o sí… En fin A ver si estos se les ocurre alguna configuración de los campos magnéticos genial o algo así..

    1. Francisco seguro que contesta permorizadamente

      pero una cosa es conseguir fusión nuclear (que no es cosa del otro mundo y se puede hacer de forma incluso bastante asequible) y otra es obtener mucha más energía de la reacción de fusión que la empleada para arrancarla y, en su caso, mantenerla… Que es lo realmente difícil (salvo para bombas claro)

  2. Bueno, tiene una diferencia fundamental respecto a otros, y no es una broma, ni un chiste, ni una ironía: es el proyecto de Lockheed Martin. El que lo pille que lo pille, el que no lo pille pues ya lo pillará.

  3. Bueno, hablamos de una compañía líder en materia de investigación y desarrollo, y si aun así fracasan habrá sido un dinero bien gastado, pues sera en pro de estudiar y entender esta prometedora forma de energía que seguramente, aunque sea en un futuro lejano dará sus frutos.

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 27 diciembre, 2014
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